تشخیص و طبقه‌بندی آلودگی نفتی خاک با استفاده از سامانه بینی الکترونیکی و روش‌های تشخیص الگو

در چند دهه اخیر آلاینده‌های متنوعی از طریق فعالیت‌های انسانی و به مقدار بسیار زیاد وارد محیط‎زیست شده است. آلودگی نفتی یکی از این آلاینده‌ها است و می‌تواند برای انسان و محیط‌زیست زیان‌آور باشد که تشخیص و پاکسازی آن از اهمیت فرآوانی برخوردار است. با توجه به قابلیت روش های مبتنی بر بینی‌الکترونیک در حوزه‌های غذایی، صنعتی و محیط‌زیست، هدف از این پژوهش امکان سنجی به کارگیری فناوری بینی‌الکترونیک برای تشخیص آلودگی در یک خاک آلوده به نفت خام است. در این پژوهش از یک سامانه بینی الکترونیک متشکل از 8 حسگر نیمه‌هادی اکسید فلزی استفاده شد. خاک مورد استفاده در این پژوهش، خاک یکی از مزارع اطراف کرج بود که در آزمایشگاه با نفت خام در 4 غلظت 200 ppm، 500 ppm، 1000 ppm و 5000 ppm آلوده شد و مورد آزمایش قرار گرفت. این سامانه به همراه روش‌های تشخیص الگو هم-چون تحلیل مولفه‌های اصلی (pca)، تحلیل تفکیک خطی (lda) و ماشین بردار پشتیبان (svm) مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از روش‌های تشخیص الگو با دقت 92 درصد برای تحلیل مولفه‌های اصلی، 100 درصد برای تحلیل تفکیک خطی و 100 درصد برای روش ماشین بردار پشتیبان به‌دست‌آمد. هم چنین با به کارگیری تحلیل آماری داده‌ها با روش آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک تصادفی و استفاده از الگوریتم‌های رگرسیون درخت تصمیم، رگرسیون بردار پشتیبان، رگرسیون گرادیان تقویت‌یافته و رگرسیون جنگل تصادفی با نرخ تشخیص سطوح آلودگی با میانگین 5/95 درصد برای حسگر mq3 با بهترین عملکرد، تفاوت میان غلظت‌های آلوده شده به خوبی نشان داده شد. درخاتمه، با مقایسه نتایج حاصل از حسگرهای انتخابی بینی‌الکترونیک با نتایج به دست‌آمده توسط سامانه کروماتوگرافی گازی بر روی خاک‌آلوده به نفت خام، حسگرهای مورد استفاده از حساسیت قابل قبولی برخوردار بوده‌اند.